WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЯ " И Н Ф О Р М А Ц И Я " С ПОЗИЦИИ НЕЙРОСЕМАНТИКИ Бодякин В.И.

Институт проблем управления РАН им. В.А. Трапезникова, Москва E-mail: body@ipu.ru, сайт http://www.informograd.narod.ru, тел.сл.: 334-92-39 Аннотация В работе предлагается комплексное рассмотрение процесса взаимодействия системы и окружающей ее среды. Обосновываются базовые свойства среды для возможности естественной эволюции саморазвивающихся систем. Дается формально-объективное определение понятия "информации", как одной из фундаментальных проекций материи, равновеликой категориям: энергия, пространство и время.

Abstract

In work the process of interaction of system and environment is in complex considered. The properties of environment for an opportunity of natural evolution of developing systems are proved. The formal objective definition of concept of "information" is given, as one as of fundamental projections of a matter equal to categories: energy, space and time.

Москва 2006 2 Введение. Слово "информация", используемое как самостоятельно, так и в виде однокоренных производных, в широком понятийном ряду, сегодня, наверно, самое распространенное слово по широте охвата всех аспектов нашей жизни: науки, производства, культуры, быта. И влияние этого понятия на нас со временем только нарастает. На запрос "информация" в Интернете выдается самый широкий индексный список, включающий около полумиллиарда документов (Google, Yahoo!, Rambler, и др.).

Понятие "информация" известно с древнейших времен. Каждый коммуникативный акт между субъектами рассматривается как обмен информацией.

Однако с середины ХХ века в результате социального прогресса и бурного развития науки и техники роль информации как основного цивилизационного ресурса неизмеримо возросла.

Начало этому было положено работой К.Шеннона "Математическая теория связи", изданной в 1946 г. Понятие "информация" стали рассматривать с позиции вероятности. Математическую теорию связи К.Шеннона положили в основание нового научного направления "теории информации". Затем из первоначально чисто статистического направления теории информации стали пытаться его расширять рассмотрением количества и качества информации в живых организмах. Появились исследования: топологического (Н.Рашевский и У.Р.Эшби 1960), алгоритмического (А.Н.Колмогоров 1965) направлений, а также исследовалась проблема измерения ценности информации (А.А.Харкевич, 1960) и содержания ее в семантическом подходе. Области приложения информационных подходов постоянно расширяются их использованием в лингвистике, биологии, психологии, социологии, педагогике и других предметных областях. Лавинообразное нарастание использования этого понятия в различных областях знаний и частота употреблений, получило название "информационного взрыва" [1,5,14].

Современное понятие "информации" было расширено и включило обмен сведениями не только между человеком и человеком, но также между человеком и автоматом, автоматом и автоматом; обмен сигналами в животном и растительном мире. Передачу признаков от клетки к клетке и от организма к организму также стали рассматривать как передачу информации.

В информатике известны различные подходы к определению понятия "информация", и каждый подход вносит свои акценты в это определение. В результате, на практике понятие "информация" очень широко распространилось, и такое словоупотребление закрепляется нормами естественного языка.

Сегодня под "информацией" источники различных областей знаний и направлений называют:

- любые сведения о каких-либо ранее неизвестных объектах;

- содержательное описание объекта или явления;

- результат выбора;

- содержание сигнала, сообщения; (1) - меру разнообразия, отраженное разнообразие;

- сущность, сохраняющуюся при вычислительном изоморфизме;

- уменьшаемую неопределенность;

- меру сложности структур, меру организации;

- результат отражения реальности в сознании человека;

- семантику и прагматику языка представления данных;

- атрибут материи и многое, многое другое ….

Естественно, что каждый из перечисленных вариантов определения информации в некоторой степени неполон.

С позиции различных философских концепций, которые занимаются изучением онтологического понятия информации как научного термина, определение "информации" еще более неопределенно. На одном полюсе утверждается, что весь мир и все его свойства созданы из информации как одного из основных субстанциональных свойств материи. Наиболее известные сторонники этого взгляда - английский нейрофизиолог У.Р.Эшби и французский физик Л.Бриллюэн. На другом, - вообще отрицается существование информации как действительности, и ее относят лишь к субъективной реальности, как знания, сведения, которые формируются в сознании человека. При этом утверждается, что информацию невозможно определить исчерпывающим образом через какие-то более простые понятия в силу их отсутствия, а ее значение может быть пояснено только на примерах или выявлено путем сопоставления с содержанием других понятий. Между этими крайностями существуют еще ряд промежуточных точек зрения: признание информации третьим атрибутом материи, равнозначным веществу и энергии; утверждение о независимости информации от какого бы то ни было материального носителя; трактовка ее как тонкоматериальной структуры с необычными для физического мира свойствами; признание в одном случае первичности информации и вторичности материи, а в другом - материальности информации и т.д.



Все многообразие окружающих нас терминов "информации" можно сгруппировать, например, в зависимости от области их возникновения. Так информацию, отражающую процессы и явления неодушевленной природы, называют элементарной, процессы животного и растительного мира - биологической, человеческого общества - социальной информацией.

В технологическом аспекте "информацию" также можно рассматривать по способу передачи и восприятия как: визуальную, передаваемую видимыми образами и символами; аудиальную - звуками; тактильную - ощущениями; органолентическую - запахами и вкусом; машинную, выдаваемую и воспринимаемую средствами вычислительной техники, и т.д.

В философском энциклопедическом словаре дается определение:

"Информация" (от лат. informatio - разъяснение, изложение), первоначально означало - сведения, передаваемые одними людьми другим людям устным, письменным или каким-либо другим способом (например, с помощью условных сигналов, с использованием технических средств и т.д.), а также сам процесс передачи или получения этих сведений. Однако в середины XX века, в результате бурного развития науки и техники, роль информации неизмеримо возросла. В связи с (2) этим возникла потребность в научном подходе к информации, выявлении её наиболее характерных свойств, что привело к двум принципиальным изменениям в трактовке понятия информация. Во-первых, оно было расширено и включило обмен сведениями не только между человеком и человеком, но также между человеком и автоматом, автоматом и автоматом; обмен сигналами в животном и растительном мире. Во-вторых, была предложена количественная мера информации (работы К. Шеннона, А.Н.Колмогорова и др.), что привело к созданию "Теории информации". Сегодня развитие и исследование проблем, связанных с научным понятием информации, продолжается в следующих основных направлениях: - разработке математического аппарата применительно к кибернетике; - исследовании различных "ценностных" свойств информации; - использовании в лингвистике, биологии, психологии, социологии и др. [2,3] Но что же такое в данном определении есть сообщение, или сведения Эти понятия в свою очередь требуют определения. Такой подход, когда одно слово объясняется через другое, синонимичное, можно характеризовать всего лишь как обыденное толкование, а не научное дефинирование.

До сих пор не существует строгого научного определения "информации". Не очерчена и область применения этого понятия. Часто информацию рассматривают как форму отражения, но является ли она свойством всех материальных объектов, или только живых и самоуправляющихся, или присуща только сознательным существам, единого мнения также нет.

За последние десятилетия понятие "информация" и однокорневые его производные еще более расширили сферу употребления и стали применяться при описании таких социальных и экономических явлений, как: "экономическая информация", "информационный бизнес", "информационное право", "защита информации" и пр. Это говорит о том, что понятие "информация" сделалось не только важнейшей категорией современной науки, но и важнейшей характеристикой современной цивилизации [6].

В широком смысле "информация" – это общенаучная категория. В связи с этим возникла потребность в научном подходе к выявлению наиболее характерных свойств этой категории и определяющих ее о понятиях, а также исследования проблем, связанных с научным пониманием этого термина при разработке математического аппарата, отражающего основные количественные и качественные (семантические) аспекты этого понятия.

Научное исследование данной категории должно коснуться философских и методологических вопросов, связанных с соотношениями уже широко используемых понятий: "отражение" (сигнал) - "информация" – "знание" - "сознание" в процессе сбора, хранения и переработки информации, и их ролью, применительно к саморазвивающимся системам различной природы.

В эпоху информационных технологий ответы на эти вопросы становятся ещё более актуальными. И "как-то неудобно получается", активно оперировать понятием "информация", называть нашу эпоху веком информатики и не иметь ни четкого определения, ни точного описания основных ее свойств.

Так если понятие "бит" четко и ясно осознаваемо инженером в деталях ЭВМ, то понятие "информация", или "семантика" – уже не имеет понятий, через которые их можно определить. Поэтому и существуют весьма разработанные калькуляторы-компьютеры, а интеллектуальных систем - нет.

"Информация" - это такая же фундаментальная категория, как и энергия, которую до недавнего времени (до XVII века) также нельзя было эффективно использовать без ее теоретического осмысления в физике и, как следствие, в те времена отсутствовало ее однозначное определение для всех областей приложения.

Информатика еще совсем молодая фундаментальная область знания (ей менее полувека), и ей перед формированием стройного собственного научного здания, как и всем уже установившимся классическим естественнонаучным теориям, необходимо пройти через предварительный этап систематизации [6].

В основу предлагаемого нами подхода по формализации основных понятий информатики мы положили рассмотрение процесса взаимодействия "произвольной предметной области и биологической информационной системы (животного или человека)". В результате у нас сформировалась модель исследовательского лабораторного комплекса: "предметная область (ПО) - информационно-управляющая система (ИУС), все компоненты которого мы попытаемся формализовать и выразить в физических единицах измерения:





сантиметр (пространственное кодирование: номер-имя), бит (аналог грамма в Системе единиц СГС), секунда (порядок следования), - сокращенно система СБС.

В качестве отправного рабочего определения под "информацией" мы будем понимать:

обмен сигналами (процессами) между материальными (2а) образованиями (системами).

Всех, кто хотел бы более подробно проследить становление категории "информации" мы отсылаем к прекрасной монографии А.Д.Урсула [1], в которой на большом материале подробно рассмотрены все сложности этой проблемы. Наша же задача будет состоять в формулировании самого общего подхода к (корневому) определению понятия "информация" с позиции нашего нейросемантического подхода, основанного, в свою очередь, на достижениях нейрофизиологии и лингвистики [7,15,17,18].

Дать определение термину - это значит, подвести его под более общие понятия. В нашем случае это будут простые физические и математические понятия, измеряемые в сантиметрах, битах и секундах (система СБС).

Так что трактовки определения понятия "информация" и родственных ему:

"сигнал", "образ", "знание", "данные", "информационный ресурс" и др. будут иметь однозначное трактование (в СБС), и на них будут строиться определение аналогичное (2) и формулировки (1).

В понятие "информационный ресурс" мы будем вкладывать обобщение множества таких понятий как: "сигнал", "образ", "информация", "знание", "данные" и др. Под основной чертой "информационного ресурса" мы будем понимать нематериальную компоненту материи, т.е. ту, которая не является отдельно ни веществом, ни энергией, ни пространством, ни временем, но может заключаться в их особом структурном взаимодействии.

Часть I Психофизическая ограниченность человека. Для начала мы попытаемся найти причину множественности столь неоднозначных определений понятия "информация" (1).

Как известно, психофизические возможности человека ограничены.

Нейрофизиологи дают следующие оценки усредненным (техническим) характеристикам человека, как информационно-управляющей системы (ИУС).

Так, объем памяти среднего человека оценивается в 106 образов.

Образ - это некоторая информационная сущность (фрагмент информации, знания), хранимая и используемая как единое целое. Образы имеют иерархическую природу. Сложные образы состоят из более простых образов.

Самые простые – терминальные, находятся на границе ИУС с предметной областью.

Например, любое слово данной статьи – образ. Любая фраза из слов, - также образ. Слоги, из которых состоит слово - образы. Образы слогов, в свою очередь, состоят из терминальных образов – символов кириллического алфавита. Все терминальные образы атомарны, т.е. неделимы. Все сложные образы, с одной стороны, представляют некоторое цельное понятие (образ), которым можно оперировать как неделимым объектом, с другой стороны, тоже состоят из образов. Образами также могут быть как элементы какойлибо схемы, так и сама схема, акустические сигналы и целые симфонии. Все, что в понятийном аппарате человека имеет имя, - это есть пример образа в нашем понимании. Далее этому понятию, будет дано более формальное определение в системе СБС.

Другое психофизиологическое ограничение человека - это быстродействие биологических нейронов (как аналога электронной элементной базы компьютера), которое в нормальном функционировании центральной нервной системы человека оценивается в 10-30 Гц.

Скорость ввода-вывода осознаваемой человеком информации, оценивается в 5-10 образов/сек, или 10-20 байт/сек.

Число контролируемых сознанием человека параллельных и независимых каналов (зрительный, слуховой, тактильный и др.) одновременного вводавывода информации оценивается в 1-5.

Можно отметить, что количественные характеристики человека (как ИУС) по переработке информации достаточно скромные по сравнению с техническими характеристиками современной вычислительной техники. С другой стороны, человеческая цивилизация за десятки тысяч лет своего существования накопила поистине огромные объемы информации. Это и тексты, и графические изображения, и музыкальные произведения, различные телеметрические и экспериментальные данные, кардиограммы, звездные каталоги и т.д., и т.д. Вся эта информация, хранящаяся в различных библиотеках и архивах, а также в базах данных и файловых системах, оценивается в 1020 - 1024 байт или в 109 - 1012 образов [7].

Такой огромный объем накопленной информации не может охватить своим сознанием ни один человек. Человеку доступна лишь проекция реального мира, которая сегодня составляет уже менее десятой доли процента от необходимого знания о предмете его профессии.

Плеяда великих ученых XVII-XVIII веков, таких как: И.Ньютон, Г.В.Лейбниц и др., были, видимо, одними из последних ученыхэнциклопедистов, которые могли своим сознанием охватить весь уровень научных данных того времени.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.