Философия информации и сложных систем

Министерство образования Украины Житомирский инженерно-технологический институт СодержаниеВведение 2 Кобщему определению понятия информации 3 Количественные теории информации. Мера Шеннона 3 Качественный аспект информации 4 Информация как функция разнообразия 6 Отражение и информация 7 Информация и сложные системы 9 К определению понятия системы 9 Информация в кибернетических системах 11 Информация в теоретико-игровых моделях 13 Связь информации с законами и категориями диалектики 14 Законы диалектики и информация 14 Информация и развитие 15 Информация, законы природы и причинность 16 Пространство-время и информация 18 Информация и общество 19 Особенности социальной информации 19 Научно-техническая информация и познание 21 Общество и информатизация 22 Заключение 25 Литература 25 ВведениеТеория информации - одна из наиболее бурно развивающихся отраслей современного научного знания. За полвека с момента возникновения она насчитывает почти столько же работ, сколько и теория относительности - один из фундаментальных разделов современной физики.

В настоящее время формула количества информации К. Шеннона, наверное, известна не менее, чем формула взаимосвязи массы и энергии А. Эйнштейна.

К тому же если теория относительности применяется только физиками, то теория информации проникает во многие науки о живой и неживой природе, обществе и познании, ее используют и физики, и биологи, и экономисты, и ученые многих других специальностей.

Теория информации нужна не только науке, но и производству. Современное производство стало очень сложным в связи с этим на первый план в нем выдвигаются вопросы организации и управления, основанные на процессах передачи и преобразования информации.

Без изучения и широкого использования информации было бы чрезвычайно затруднено дальнейшее преобразование вещества и энергии в процессе производства. Кроме того, совсем недавно появился и в настоящее время бурно развивается принципиально новый сектор производства - производство не вещественно-энергетических, а чисто информационных товаров. Естественно, что интенсивное развитие теории информации и ее приложений ставит ряд вопросов философского характера.

И прежде всего возникает проблема выявления содержания самого понятия информация. При анализе этого понятия мы вынуждены вовлекать в рассмотрение материальный субстрат, на котором развертываются процессы движения информации - информационные системы. Поэтому в обзор философской теории информации входит как неотъемлемая часть изложение основных положений философской теории систем. Структура изложения такова. Сначала описан ряд частных теорий информации, обладающих весьма ограниченной областью применения, но дающих хорошие результаты для определенных классов явлений.

Каждая из этих теорий сама по себе связана с теми или иными философскими обобщениями и потому их рассмотрение имеет непосредственное отношение к теме реферата. Далее раскрывается связь понятия информации с философскими категориями различия и отражения. Определение информации, получаемое на этом пути, принимается в качестве наиболее общего и используется всюду в оставшейся части. Второй раздел посвящен системам и информационным процессам в них. Дано общее определение системы и уточнены отдельные аспекты этого понятия.

Отдельно рассмотрен класс систем, имеющий особую важность сложные самоуправляемые кибернетические системы. В третьем разделе описана связь понятия информации с законами и категориями диалектики. Особое внимание уделено категориям причинности, пространства, времени и развития. Наиболее сложным из известных систем являются человеческое общество. Чрезвычайно сложны и информационные процессы, протекающие в нем. В последнем разделе рассматривается социальная информация вообще и такой особый вид ее, как научная информация.

Наконец, сказано о некоторых проблемах, специфических для современного общества и связанных с бурным развитием устройств обработки информации.

Кобщему определению понятия информации

Существенно, что для получателя единственным способом получения информ... В термодинамике энтропия служит мерой хаотичности, беспорядка в систем... Вместе с тем, статистическая теория обладает и существенными недостатк... Однако понятие неопределенности в общем случае оказывается шире поняти... Количество информации по А.

Качественный аспект информации

Шрейдером. Одним из наиболее важных прагматических свойств информации является це... Вне связи с целью прагматический аспект информации вообще теряет смысл. Учет прагматического аспекта приводит к выводу, что иногда следует рас... Безусловно, это сообщение уменьшает нашу неопределенность и приближает...

Информация как функция разнообразия

То, что концепция разнообразия свободна от акта выбора, является ее су... Пусть объект А передает информацию, а объект Б ее принимает. Следовательно, в данном случае имеет место отражение объекта А объекто... Таким образом, информация выступает как сторона, компонент отражения, ... д.

Информация и сложные системы

Информация и сложные системы К определению понятия системыРассмотренные выше аспекты, стороны понятия информации относятся либо к статической информации, рассматриваемой в определенный момент времени, либо к наиболее примитивным актам ее движения.

Анализ же информационных процессов невозможен без привлечения сведений о той среде, материальном 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

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

Но заменить высший код низшим нельзя, так как переход от низшего кода ... Таким образом, существование системы возможно лишь в определенном диап... А это означает, что информационная емкость разнообразие состояний регу... Стрелками показаны направления передачи информации. закономерное усложнение ее структуры, повышение уровня организации.

Информация в теоретико-игровых моделях

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.