Инфодинамика, Обобщённая энтропия и негэнтропия - Лийв Э Х (читаемые книги читать txt) 📗
Вид структуры зависит от закономерностей инфопере-дачи между элементами и от степени инфопереработки в элементах [ 5 ]. Все элементы должны иметь информаци-онные связи с другими элементами системы, но не всеми. Информационные связи могут быть детерминированными или функциональными, но они могут быть выражены и в форме стохастических или статистических закономерностей. Струк-тура является отдельной составляющей в инфосистеме, которой её элементы не содержат, но содержит целостная система.
ИЕРАРХИЯ ИНФОСИСТЕМ
Так же, как для всех систем, для комплексов инфо-систем (ИС) существует принцип иерархичности. В качестве фактора, вызывающего иерархичность, служит целостность ИС, что проявляется в отношениях ИС с внешней средой. ИС можно рассматривать, как уровень иерархии в общей сис-теме, которая занимает как её, так и среду (внешние ис-точники и потребители информации). Так можно подни-маться по уровням иерархичности вверх до инфосистемы всего универсума или вниз - до квантов. В инфосистемах можно исследовать отдельно их структуры и функции, но они тесно связаны. Любая функция ИС может быть реализована только посредством её конкретной структуры.
Существует три вида иерархических комплексов ИС.
1. Иерархия ИС объективной реальности. Обладают ОЭ, близкой к бесконечности и требуют для исследования упрощений при помощи моделей.
2. Иерархия ИС вторичной реальности, сознания. Су-ществуют также объективно, но состоят в основном из систем моделей в голове и творениях людей.
3. Иерархия искусственно людьми созданных ИС. Сюда относятся все электромагнитные, электронные и электри-ческие системы связи, библиотеки, телевидение, радио и т.д.
ИНФОСИСТЕМЫ НЕЖИВОЙ И ЖИВОЙ
ПРИРОДЫ
Может возникать вопрос, справедливо ли говорить об ИС-ах в неорганическом мире? Ведь процессы там протекают по законам физики и химии, не по теории информации. Однако все законы физики и химии являются только упро-щёнными моделями первичной реальности с ограниченным количеством и пределами факторов. Они только при-ближённо гомоморфны с ней, не учитывают неопреде-лённостей и вероятностных процессов реального мира. Для оценки неопределённостей требуется выяснение ОЭ, ОНГ и условных вероятностей влияния факторов.
Исследование сложных ИС начинается с изучения элементарных систем. Элементарная ИС состоит или из двух элементов ОНГ, которых соединяет по меньшей мере одна информационная связь (А) или из одного элемента ОНГ, который имеет каналы входной и выходной информации (Б)
Вариант А Вариант Б ОНГ1 И ???R ? - - - ОЭ ОНГ2 Ивх ???R ? - - - ОЭ1 ОНГ Ивых ???R ? - - - - ОЭ2
Элементарная ИС типа В.Эшби. Эленментарная ИС типа О.Ланге.
В элементах, которые отправляют информацию, увели-чивается ОЭ.
Элементарные ИС типа В.Эшби (А) моделирует инфо-обмен между двумя элементами связанной информации ОНГ. В качестве примеров такого типа из неживой природы можно привести следующие:
1. Замерзание водоёма при отрицательных температурах окружающего воздуха. Элементы ОНГ: вода и окружающая среда. Вода при замерзании уменьшает свою ОЭ, увеличивает ОНГ и отдаёт тепло воздушной среде. ОЭ среды увели-чивается. При этой общей схеме локальные процессы зависят от многих вероятностных факторов, в частности соотношения ОЭ и ОНГ.
2. Соединение атомов в молекулы. Степень свободы и ОЭ атомов уменьшается, ОНГ увеличивается. Кажется, что реакции между атомами и молекулами протекают по хими-ческим законам и уравнениям. В действительности химики знают, как много в химических экспериментах на скорость и полноту реакций, на их равновесие оказывают влияние вероятностные свойства, дополнительные условия реакций, реакционная среда, катализаторы и др. факторы.
3. Адсорбция газа на поверхности твёрдых тел или аб-сорбция его в жидкость. Молекулы газа теряют при дви-жении часть степеней свободы, уменьшается их ОЭ, повы-шается ОНГ. Следовательно передаётся информация от элемента твёрдого тела или жидкости к молекулам газа. Выделяется теплота (ОЭ), которая передаётся твёрдому телу или жидкости.
4. Элементами являются солнце и планеты. Солнце посылает информацию планетам, ОНГ которых повышается. Планеты облучают в мировое пространство пониженную долю ОНГ. В общем ОЭ системы cолнце-планеты-мировое прост-ранство увеличивается.
Примеры элементарных неживых инфосистем типа О.Ланге следующие:
1. Люминофоры. Входная информация поступает в виде света, рентгеновских лучей, g-лучей, катодных лучей, быст-рых протонов, a-частиц и др. Люминофоры обрабатывают информацию в свет разного спектрального состава.
2. Лазерустановка. Вещество в лазере (кристалл, атомы или молекулы в газу) приводится (светом, электрическим зарядом, химической реакцией) в сильно возбуждённое состо-яние - в нём создаётся большой запас ОНГ. Когда степень возбуждения превысит критический предел при наличии резо-натора (ОНГ) возникает высокоорганизованное вынужденное излучение, в котором атомы излучают фотоны в строго сог-ласованные моменты времени и в точно определённых частоте и направлении. Благодаря особой структуре (ОНГ) лазера информация (лучь света) выходит с него намного более вы-сокого качества.
3. Электронные усилители служат для переработки (усиления) сигналов.
Такие же примеры можно привести из живой природы. В качестве элементарной системы типа Эшби можно рас-сматривать два элемента (ОНГ) отец и сын. Между ними существует информационная связь, в т.ч. наследственная в виде переданных генов. Такого типа связь существует и меж-ду животным и его жертвой во время охоты за ней. Эле-ментарной системой типа Ланге является, например, один нейрон в мозгу. Такой же инфосистемой можно рассмат-ривать безусловные рефлексы в живом организме.
ИНФОСИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА И ОБЩЕСТВА
Инфосистемы человека, тем более общества отличаются исключительно большой сложностью. По вопросам инфо-обмена в системах человека и общества конечно, опубли-ковано огромное количество исследований, но неясным остались взаимоотношения между информацией и ОНГ. Здесь обсуждается некоторые новые философские, но су-щественные аспекты проблемы. Инфосистемы человека или общества состоят из структурных (инфобаза, ОНГ) и функ-циональных (инфообмен, инфообработка) свойств. Такое разделение в известной мере является условным, так как структура и функции сильно зависят друг от друга. Однако, методически легче обсуждать вопросы структуры и ОНГ в настоящей главе и вопросы функции и инфообмена в следующих (в 7ом и 8ом) главах.
Мозг человека представляет собой конгломерат из более, чем в 1010 клеток, человек сам - из более чем 1015 клеток, всё человечество - из более чем в 1025 клеток. К этому добавляются структуры живого мира и созданных инфосистем. Каждая клетка сама содержит инфосистему, которая получает из внешней среды информацию, обраба-тывает его и соответственно реагирует на сигналы. Клетки организованы в функциональные ткани, те в свою очередь - в органы, органы - в целостные организмы. Таким образом, человек содержит сложный комплекс из иерархически орга-низованных переплетений инфоструктур. В каждой клетке можно отдельно рассматривать её инфоструктуру, память и ОНГ. Детальное исследование до сих пор затруднялось из-за отсутствия методов определения ОНГ. Представляют интерес общие принципы построения таких сложных инфосистем. Поскольку человек представляет наивысшую ступень разви-тия материи, то принципы построения его инфосистемы должны быть наиболее эффективным примером для орга-низации остальной природы, особенно для искусственно соз-данных человеком инфосистем. Основные принципы органи-зации ИС человека следующие:
1. Каждая из 1015 клеток в человеке обладает своей связанной информацией - ОНГ, на основе которой осу-ществляется управление и функционирование клетки в любой момент её существования. ОНГ находится в клетке в разных уровнях: наследственная информация в ядре, программы раз-вития в генах, в химических структурах клетки, облада-ющих строго определёнными функциями, в виде электри-ческих потенциалов между мембранами клетки и др.
