3. Отражение и внутренняя информационная деятельность. Информация и энтропия
Человек, разрабатывая модели, алгоритмы и программы для ЭВМ, часто ориентируется на принципы обработки информации, используемые им в ходе ДВНИ. Именно на этих принципах строятся эвристические алгоритмы.
Алгоритм – это точное предписание относительно последовательности действий, преобразующих исходные данные в искомый результат.
Эвристика – это метод исследований, основанный на неформальных, интуитивных соображениях, например, догадках.
При разработке эвристических алгоритмов человек опирается на ряд научных положений и понятий, которые стали ему знакомы в ходе обучения.
Полученные знания могут относиться к целому ряду наук, освещающих самые разнообразные стороны анализируемых процессов. В результате этого ему не удается свести полученные им знания в систему, что и принуждает человека прибегать к догадкам.
Знания (Зн) – это продукт общественной и материальной деятельности людей, представляющий собой идеальное выражение в знаковой форме объективных свойств природного и человеческого мира.
Отметим 2 аспекта:
социальную природу знаний, которые на этапе обучения вносятся в сознание человека;
хранение, накопление и передачу знаний от поколения к поколению, что невозможно без применения знаковых систем – языков.
На определенном этапе своего развития человек становится не только потребителем, но и производителем знаний, проявляя творчество и делая знания общественным достоянием.
Творчество – это деятельность, результатом которой является создание новых материальных и духовных ценностей.
Современная отечественная наука исходит из позиций диалектического материализма и считает, что в мире нет ничего, кроме движущейся материи, и движущаяся материя не может двигаться иначе, как в пространстве и времени. На фундаментальном уровне используются два понятия, обозначающих два основных вида материи на макроскопическом уровне – вещества и поля.
Вещество (ВЩ) – совокупность дискретных образований, обладающих массой покоя.
Поле (ПЛЕ) – вид материи, характеризующийся непрерывностью и имеющий нулевую массу покоя. С помощью представления о поле можно объяснить процессы взаимодействия всего материального.
В задачах, решаемых АССОИ, объекты наблюдения относятся к веществу. Наблюдение за ними производится за счет того, что их физические свойства отличаются от свойств окружающей их среды, что вызывает изменение структуры и параметров поля, имеющегося в среде. Эти изменения фиксируются органами чувств человека непосредственно или с помощью создаваемых им технических средств наблюдения (например, радиолокация).
Материальный процесс, создаваемый полем и обнаруживаемый органами чувств человека или его техническими средствами, называется сигналом (signum – знак).
Так как сигнал всегда связан с определенным полем, а последнее является разновидностью материи, то любой сигнал всегда существует во времени и пространстве.
Функции канала связи между источником информации и получателем сигнала выполняет реальное (физическое) поле. Среду, в которой существует это поле, принято называть линией связи.
Представление о веществе и поле приводит к общему свойству материальных тел – способности к отражению.
Отражение – это общее свойство материи, которое выражается в способности материальных тел посредством собственных изменений воспроизводить особенность взаимодействующих с ним тел.
О всей материи можно говорить как о макросистеме, в которой все ее дискретные (вещественные) элементы взаимодействуют друг с другом опосредованно, через поля самой различной физической природы (гравитационной, электромагнитной и др.)
Отсюда вытекает, что изменения состояния любого объекта в совокупности других материальных объектов вызывает изменение состояния и других объектов. Но, чтобы обнаружить это изменение, субъект должен научиться фиксировать его, используя различия в свойствах данных объектов.
Специфика отражения применительно к живым организмам состоит в их способности активно реагировать на окружающую их среду в зависимости от своего собственного состояния.
Организм способен жить при условии, что параметры окружающей среды не выходят за некоторые пределы, а его состояние – нормальное. При этом наступает своеобразное динамическое равновесие, в котором параметры организма поддерживаются неизменными в определенном интервале. Такое состояние называется гомеостазисом.
Способность сохранить гомеостазис у организмов выработалась в процессе адаптации.
Адаптация – это приспособление строения и функций организма, его органов и клеток к условиям среды.
В ходе эволюции наблюдались следующие этапы:
Форма проявления реакции была разнообразной: крик, жест и др.
Многократное повторение этих сигналов и рационализм в оценках субъектов по поводу удобства использования этих знаков в повседневной деятельности привели к образованию языка.
Возникновение языка привело к появлению новой формы отражения – знаковой. Ее специфика в том, что на основе физико-химических процессов, происходящих в мозге, у каждого субъекта произошло формирование своего идеального "субъективного" мира.
С одной стороны он отражает реальные процессы физического уровня.
С другой стороны – эти отражения связаны со специфическими чертами самого субъекта, которые не только наблюдаются в данный момент времени, но и имели место в прошлом.
Отсюда вытекает, что знаковой форме отражения присуща неоднозначность.
(Например, в созданной программистом программе отражены не только закономерности окружающего реального мира, но и его отношение к этой реальности, а также его знания и свойства характера).
В современной литературе двоякая природа отражения представляется как диалектическое единство онтологического и гносеологического.
Онтологическое обозначает явление действительности, как таковое, независимо от того, как о ней мыслит человек.
Гносеологическое обозначает то, как человек осознал происходящее на онтологическом уровне.
Для того, чтобы определить степень соответствия между реальностью и пониманием этой реальности, в теории познания вводится понятие адекватности и ее показатели.
Адекватность – это соответствие онтологического (характеристик объекта-оригинала) гносеологическому (знаниям этих характеристик познающего субъекта).
Степень адекватности определяется следующими основными показателями:
достоверностью знаний (для теоретического знания – доказательность);
точностью и полнотой;
глубиной (или существенностью) отображения характеристик объекта-оригинала.
Созданный в ходе абстрактного мышления "внутренний" мир человека является по своей природе "замкнутым". То есть, в своем сознании человек может оперировать лишь теми понятиями, которые ему известны. При этом любые новые понятия вводятся на основе старых.
В некоторых случаях у человека может родиться гипотеза, которая затем воплощается в реальные действия и приводит человека к открытию.
Гипотеза – система умозаключений, посредством которой на основе ряда фактов делается вывод о существовании какого-либо объекта, связи и т. д., причем этот вывод нельзя ни доказать, ни опровергнуть.
Основная специфика "замкнутого внутреннего мира" человека состоит в том, что в нем самом отсутствуют средства проверки истинности или ложности исходных знаний, представляющих собой систему понятий.
Выход во "внешний" мир для проверки правильности полученных оценок осуществляется путем обращения к практике.
Деятельность человека в конкретной ситуации всегда связана с использованием знаний.
Если субъекту в ходе оценивания ситуации приходится проявлять творчество, то неопределенность его последующих действий будет значительной и поэтому плохо прогнозируемой.
Иная ситуация будет тогда, когда человек в фиксированных условиях выполняет одну и ту же работу. Здесь не надо мыслить творчески, но нужны навыки.
Кроме того, необходимо следить за неизменностью условий.
Такие действия можно прогнозировать, а, следовательно, они могут быть описаны на языке алгоритмов.
Эти две ситуации носят полярный характер. В реальных ситуациях человеку приходится использовать как навыки, так и проявлять творчество.
Игнорирование этого факта может привести к большим потерям.
Информация и энтропия
В соответствии с многовековыми традициями термин информация интерпретировался как сообщение, уведомляющее о положении дел, о состоянии чего-либо. При этом сообщение могло передаваться с помощью знаков.
Позднее появились две трактовки:
Информация связывалась со степенью неопределенности. Неопределенность трактовалась в вероятностном смысле. Была введена количественная мера информации – энтропия (теория К. Шеннона). Здесь понятие информации лишалось содержания.
а) Философско – методологический подход:
информация присутствует во всех материальных системах, поэтому она имеет место при отражении как в живой, так и в неживой природе. При этом знаковые формы отражения не рассматривались.
б) Функциональный подход (кибернетический):
информация свойственна лишь обществу, живым существам и кибернетическим устройствам. Информацию связывают со способностью организма (устройства) адаптироваться к внешним условиям. Знаковые формы отражения также не рассматривались.
Все эти трактовки не подходят специалистам в области информационных систем. Они ориентируются на классический подход, считая, что смысл информации и знаний совпадает.
Информация – это совокупность знаний о конкретном предмете познания, т. е. понятий о нем.
Свойства и стороны информации, как объекта познания:
К
онкретный
предмет познания информация
познающий субъект
текущая
("из настоящего")
Информация
" из прошлого"
полученная
непосредственно
(в ходе непосредственного контакта с объектом познания)
Информация из "прошлого"
полученная косвенно
(в ходе коммуникации с субъектом, у которого был непосредственный контакт)
априорная
(хранимая в долговременной памяти)
Информация
а постериорная
(полученная непосредственно
или косвенно)
Информация косвенная отражает стороны объекта и стороны передавшего ее субъекта.
Информация стареет с изменением состояния объекта познания.
Понятие информации относится лишь к конкретным материальным объектам (физический уровень) или их именам (логико-лингвистический уровень). В остальных случаях надо использовать термин – знания.
ф изический уровень
Информация
л огико-лингвистический уровень
по
прямому каналу (непосредственно)
Передача информации
ч ерез ретранслятор (косвенно)