WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |

С тех пор, объемы порождаемой информации только нарастали, и затем началась все ускоряющаяся специализация по отдельным направлениям знаний. И чем дальше, тем все меньше и меньше специалист в одной области знания уже понимал узкоспециализированного специалиста из другой области знания. Изобретение Гуттенбергом печатного станка, появление ЭВМ и особенно персонального компьютера, только усугубило состояние дел с перенасыщенностью мира слабоструктурированной информации. Информация становится все более избыточной, противоречивой, необозримой, причем, с каждой минутой эти проблемы только нарастают. И как следствие резко снижается эффективность работы всего научного сообщества, что, в свою очередь, переносит эти проблемы в современные информационные технологии, на которые надеются как на локомотив мирового экономического и технологического развития [6,12].

Таким образом, мы имеем, с одной стороны, и так уже запредельный, но еще и ежеминутно нарастающий информационный вал и, с другой стороны, человека, хотя и способного разобраться в этом информационном сырье ("втосырье"), но, к сожалению, психофизические возможности человека, как ИУС, чрезвычайно ограничены, по отношению к уже существующим "информационным эверестам". На сегодняшний день не существует достойных информационно-коммуникационных технологий, которые бы могли справиться с такими объемами и такой скоростью пополнения информационных ресурсов нашей цивилизации. Обещаемого и долгожданного ИИ (в расширенном понимании) также до сих пор не создано.

Поэтому исследователь и вынужден довольствоваться лишь информационной проекций мира, прикладывая ее на свою узкоспециализированную область знания. Но, как известно, любая проекция какого-либо явления всегда неполна относительно его самого. А выводы из различных проекций одного и того же явления могут быть даже и противоречивы. Как в известной притче "о трех слепцах и слоне". Каждый из них, воспринимая только свою часть, утверждал, что: "слон – это веревка", "слон – это пузырь", "нет, слон - это большой столб". Хотя каждый объективно прав, но не относительно самого объекта, а только применительно к его проекции. Аналогичная ситуация сложилась и с понятием "информация", см. рис. 1.

М И Р (Предметная область) Описательный объем ПО 1020 - 1024 байт / 109 - 1012 образов Объем памяти человека 106 образов Рис. 1.

Заметим, что хотя множество проекций одного объекта-явления интегрированное в некоторую целостность и может приближаться к адекватному пониманию его самого (например, из трех ортогональных проекций детали, можно получить ее полное представление как геометрического объекта), но, как мы уже отмечали, инструментария для синтеза существующих информационных объемов при их сверхчеловеческой многомерности, в единую мировоззренческую структуру знаний, у нас на сегодня - не разработано.

Генезис "информационной субстанции". Невольно возникают вопросы о соотношении "информации" с такими категориями как "материя" и "сознание": "Что первично, материя или сознание", "Какая связующая роль информации между ними", "Является ли информация неотъемлемым свойством материи, как, например, энергия" и т.д.

Давайте примем наиболее общепринятую в научном мире точку зрения о происхождении нашей Вселенной в результате Большого Взрыва (БВ), как некоторой Сингулярности материи [10,12,13].

В результате БВ, на первых минутах существования Вселенной были порождены "элементарные" частицы: кварки нуклоны ядра. Остывая, они далее эмерджентно преобразовывались в: атомы молекулы химические соединения, образуя звездные и планетарные системы. Затем, через миллиарды лет, зародились простейшие формы жизни, которые начали биологическую эволюцию: клетки организмы. Далее эволюция высокоорганизованной материи поднялась на следующую ступень - социальную и продолжилась в форме: семьи племени государства человечества (цивилизации). Этот эволюционный процесс продолжается и в настоящее время, и у него есть будущее.

Подавляющее большинство согласится с тем, что информация, как мы ее сегодня понимаем (см. выше 2), в человеческом обществе существует. А на вопрос: "Существует ли информация в мире кварков и элементарных частиц" - ответ уже затруднителен, см. рис. 2.

З н а н и е И н ф о р м а ц и я С и г н а л Боль- шой Элементарные Атомы, Звезды, Живые Социальные взрыв частицы молекулы планеты М И Р организмы, системы, … Время Естественные причинно-следственные физические (химические, … ) процессы 101 1020 10100 Число состояний систем на эволюционной шкале:

Вселенная состоит из 1080 частиц ; возраст 13,7 млрд.св.лет 1017 с;

число реализованных квантовых состояний 10170 и 1010000 - потенциальных.

Рис.2.

Как мы уже говорили выше, в качестве отправного рабочего определения понятия "информация" мы будем понимать обмен сигналами (процессами) между материальными образованиями (см. 2а). Под результатом этого "обмена" мы будем рассматривать не просто детерминированный причинносвязанный физический процесс, а некоторую его возможную многовариантность развития. При этом мы должны сохранить причинно-следственную картину мира.

Так в "кварковом мире", самое сложное материальное образование - элементарная частица, имеет не более десятка состояний (см. рис. 2). За время существования Вселенной это материальное образование более чем (Гугол) раз побывало во всех возможных собственных состояниях. И до завершающей Сингулярности (модель пульсирующей Вселенной) еще не меньшее число раз их повторит.

В результате эмерджентного процесса из элементарных частиц образуется более сложное материальное образование - атом. Число состояний атома, того же порядка что и число состояний элементарных частиц. Число состояний сложных белковых молекул, как результат дальнейшей эволюции материи, уже порядка 1020. Они также, за миллиарды лет, многократно будут повторять всевозможные собственные состояния.



Начиная с простейшего биологического организма, потенциальное число собственных его состояний, уже превышает число состояний физической "элементарно-частичной" Вселенной (если частицу Вселенной рассматривать как - "1", а ее пространственную ячейку как - "0", то получим 10170 состояний, см. рис. 2). Понятие детерминизма в случае отсутствия тождественной повторяемости состояний (материальных) объектов теряет смысл. Как в случае впервые происходящего события, можно точно предсказывать дальнейшее его развитие Таким образом, лапласовский детерминизм, как инструмент теоретико-логического анализа систем, уже начиная с уровня сложности простых биологических организмов и далее, теряет свое гносеологическое значение. Точно предсказать дальнейшее развитие явления-процесса, которое происходит первый раз в сложной физической системе - становится принципиально невозможным, оно может иметь любое качественно новое (эмерджентное) продолжение.

Таким образом, уже с эволюционного уровня звездно-планетарных образований, появляется ниша для устойчивых материальных состояний, а точнее для сигнала, сохраняющегося (неизменного) за миллиарды лет существования Вселенной. След (сигнал) какого-либо процесса может оставаться уникальным во всей пространственно-временной Вселенной. Например, геофизики и палеонтологи заняты изучением различных сигналов из прошлого и их информационной интерпретацией.

И только на функциональном уровне сложности биологических организмов и кибернетических систем (и, возможно, других сложных инопланетных материальных образований), появляется возможность оперировать сигналом и информацией. Для этого необходима определенная устойчивая структура ИУС, включающая в себя блоки: ввода-вывода информационного ресурса, памяти, блока самокопирования + хранилища энергии и вещества, а также блока согласованного управления всеми процессами этой системы, см.

рис 3.

П а м я т ь ИУС В В ы Возв Управление в дейст и обработка о о вие д д Самокопиро- Энергия вание ИУС Вещество Структура простейшей информационно-управляющей системы Рис 3.

Понятно, что физические процессы предметной области, отображаемые и обрабатываемые в ИУС, должны иметь какую-то специфическую инвариантную форму для возможности организации межблоковых процессов в ИУС. Этой энерго-вещественной-информационной формой и является сигнал. Самая простейшая его форма - это появление/исчезновение какого-либо энерго-вещественного признака (W). Количественная мера простейшего сигнала - 1 бит.

Дальнейшая эволюция высокоорганизованной материи (см. рис. 2) приводит к образованию социальных систем, в которых, как мы априори считаем, уже появляются новые категории "информация" и "знание", в качестве следующей ступени развития информационного ресурса. Таким образом, на плазменном и газовом состоянии Вселенной информации, как категории, еще нет. Информация появляется только с появление структур со множеством устойчивых состояний и с возможностью выбора одного из них, т.е. с появлением ИУС. Формальное определение понятий информационного ресурса:

"сигнал", "образ", "информация" и "знание" будет изложено дальше.

Комплекс: "Предметная область - Информационно-управляющая система". Говоря об информации и различных информационных системах, мы редко принимаем во внимание предметную область (ПО), среду, в которых функционируют ИУС. Если же исходить из эволюционной модели, начинающейся с Большого Взрыва (БВ), см. рис. 2., то очевидно, что ПО и ИУС генетически связаны. ИУС фактически формируется под особенностями свойств ПО. Но если проанализировать литературу по информатике, то характеристики ПО не анализируются, обычно о них просто умалчивается, т.к.

они предполагаются как самоочевидные для разработчиков ИУС.

Как и в любой молодой развивающейся науке, в информатике, помимо постоянного накопления данных, необходимы периодические попытки структурной и логической компактификации всего накопленного материала на базе новых конкурирующих гипотез. В качестве одной из таких гипотез нами предлагается формализованное описания свойств ПО с позиции ИУС, см. рис. 4.

Т е р м и н а л ь н о е п р е о б р а з о в а н и е: ИУС ПО процесс текст aj ak ----- hpdtrus… + - …hdgdgs "Генетич.

… ai t программа" Энерго-вещественная Энерго-вещественная компонента материи + информационная компоненты материи Комплекс: "предметная область - информационно-управляющая система" Рис. 4.

Базовые составляющие обобщенной предметной области. Под моделью предметной области (ПО), мы будем рассматривать причинно-связанную совокупность взаимодействующих материальных образований (физических объектов и процессов) на дискретном пространственно-временном поле, см.

рис. 5.

F ПО ai aj ak m Рис. 5.

При попадании нескольких объектов-процессов ПО в область их взаимодействия (например, пары ai*aj) порождается характерный для них причинно-следственный физический процесс (W), при этом исходные объектыпроцессы (ai*aj) изменяются (bi, …,bj).

ai*aj bi, …, bj, W (3) Для всех взаимодействий материальных образований в ПО выполняется закон энерго-вещественного (Е) сохранения.





Е( ai, aj ) = Е( bi, …, bj, W ) (4) Если ai bi, то ai и bi можно считать объектами ПО.

Если ai bi, то ai и bi будем считать процессами ПО.

Объекты можно относить к вещественной (статичной) характеристике ПО, а процессы - к энергетической (динамичной). Хотя такое деление условно. В нашей эволюционирующей Вселенной нет абсолютно статичных объектов. Просто, все процессы имеют различные темпы изменений, с позиции ИУС. Так, камень, человек (в своем темпомире) относит к объекту, взрыв - к процессу, а растение - к промежуточному между ними состоянию. Поэтому, принимая сказанное мы все материальные образования во вселенной (ПО) будем считать процессами, но для удобства, в силу исторический привычки, "очень медленные" процессы будем иногда называть объектами. При этом метрику пространства и времени ПО мы будем считать Евклидовой, т.е. неизменной во всех ее точках.

Таким образом, под процессом (W) будем понимать независимое от времени и пространства ПО детерминированное изменение во времени некоторого вектора физических параметров. Например, два соприкасающихся бокала всегда порождают характерный процесс (Wi).

Нас процессы будут интересовать с энергетической точки зрения, т.е.

возможности их преобразования в другую форму.

Гипотеза. Мы утверждаем, что:

Любой физический процесс может быть автоматизированно (5) преобразован в текстовую форму Текстовая форма. Любой физический объект-процесс в природе, в конечном итоге, состоит из многих элементов и обладает энергией. Для любых объектов-процессов существуют энергетические пороги нечувствительности.

Интервалы значения различных параметров (W), не выходящие за пределы таких порогов, качественно не влияют на результат. Следовательно, возможна дискретизированная форма представления квантово-континуальных объектов-процессов ПО в гораздо более компактной текстовой форме (ТФ), отражающей только то, что влияет на результат (причинно-следственное развитие процесса).

В процессе взаимодействия объектов в ПО запускается многомерный (многопараметрический) физический процесс и протекает в течение некоторого интервала времени t2-t1. В течение этого интервала времени происходит изменение значений физических величин компонент вектора параметров (W), характеризующих этот процесс. Изменения значений физических величин по каждой из компонент данного вектора (например, W) могут фиксироваться в ИУС как с некоторым шагом W по амплитуде изменения параметра, так и по длительности времени - t, т.е. быть оцифрованы, или точнее "отекстованны" с преобразованием его в текстовую форму (ТФ), см. рис. 6.

Максимальное по амплитуде значение параметра, деленное на W, определяет необходимый размер алфавита кодов |A| (А={a, b, c, …, z}), а число символов, отображающих процесс, определяется его длительностью t2 - t1 и дискретизацией t. Таким образом, любой исходный физический процесс преобразуется в ТФ.

P t t1 tS … t t1 tПО … … A W Wn * * Z * * * *...

b * ln tn t a текстовая форма t1 tа) б) в) г) Рис.6.

Очевидно, что произвольный физический процесс любой мерности (графической, акустической, текстовой и т.д.), можно взаимнооднозначно отобразить в ТФ и обратно, с любой наперед заданной степенью точности соответствия (W, t). ТФ – это "цифровая" форма представления аналогового сигнала и в литературе этот вопрос достаточно полно проработан [].

Принципы построения алгоритмов оптимального для ИУС квантования (дискретизации) по W и t, частично изложены в [7], но для проведения детального анализа планируется отдельная работа (статья).

Для нашего рассмотрения самые значимые преимущества, получаемые от преобразования в ТФ, заключаются:

- в устойчивости к шумам при хранении и передаче;

- унифицированности формы представления для процессов любой физической природы;

- отсутствии (минимизации) потерь, т.е. возможности обратного преобразования ТФ в физический процесс, что говорит объективности представления в ТФ;

- автоматизации преобразования в ТФ (в каждом персональном компьютере есть звуковая карта с входом АЦП (аналого-цифрового преобразования) – фактическим переводом в ТФ;

- отображении (представлении) в статической ТФ реальной динамики процессов ПО, посредством повторения ее фрагментов;

- кодировании физического процесса последовательностью знаков (символов) из некоторого алфавита А, в результате чего появляется возможность операций над знаками (материальными объектами), характеризующими данный процесс.

Таким образом, при анализе и моделировании процессов, происходящих в ПО, для ИУС достаточно использования только ТФ.

Элементарная семантическая единица. Как уже отмечалось, каждый отдельный процесс может быть закодирован последовательностью знаков ТФ. Соответственно, каждому отдельному процессу соответствует знаковая последовательностью, которую мы будем называть элементарной семантической единицей (ЭСЕ). "Элементарной единицей", потому что она соответствует одному процессу, а "семантической" потому, что эта ТФ еще и характеризует этот физический процесс (отметим, что вопрос целенаправленной однозначности отображения с позиции ИУС, т.е. анализ процесса дискретизации по W и t будет рассмотрен отдельно). Так, например, процесс взаимодействия двух объектов ai*aj - s{ai*aj} отображается последовательностью знаков , т.е. однозначно соответствующей ему ЭСЕ.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 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.