|
|
|
|
Информационные процессыУже в самом понятии об организации системы заключено необходимое условие определенного согласования состояний и деятельности ее подсистем и составляющих их элементов. Это согласование достигается передачей сообщений по внутрисистемным связям, а для поддержания высокого уровня организованности, особенно в больших системах, необходимо постоянное общение с окружающим миром. Еще более необходима непрерывная передача сообщений по внутрисистемным и межсистемным связям для формирования и выдачи командных сигналов при осуществлении актов управления. Информационные процессы неотъемлемы от организации кибернетических систем и управления ими. Поэтому организация, информация и управление составляют триединую сущность кибернетики. Понятие информации В житейском смысле этого слова под информацией понимают передачу сообщения о фактах, предметах, событиях, их свойствах, значении, отношении к другим событиям в прошлом, настоящем и будущем. Мы получаем информацию, читая газету, услышав телефонный звонок, чувствуя жажду. Газета несет сообщения о событиях, произошедших в мире, телефонный звонок сообщает о том, что кто-то желает с вами говорить, чувство жажды – это сообщение о том, что водно-солевой баланс организма отклонился от равновесного состояния. Каждое сообщение имеет свой смысл и является сигналом к соответствующим действиям. Информационное сообщение приобретает свой смысл сигнала к действию, лишь когда оно принято получателем. Если газета осталась непрочитанной и информация не дошла до читателя, он не сделает для себя никаких выводов из того, что в ней было напечатано. Отсюда нередко делают вывод, что информация – понятие субъективное. Этот взгляд получил выражение в известном полемическом вопросе: "пахнет ли роза, когда ее не нюхают?" В подтверждение такого взгляда на информационные процессы приводят определение Н. Винера (1958): "Информация – это обозначение содержания (сигналов), полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспосабливания к нему наших чувств". Однако информация как сообщение, приводящее к определенным действиям, не обязательно должна проходить через наше сознание. Ведь все непрерывно происходящее регулирование деятельности внутренних органов, – кровообращения, пищеварения, обмена веществ и т. п. происходит на основе информации, передающейся на бессознательном уровне. Известны также субсенсорные условные реакции, которые вырабатываются на сигналы, не доходящие до уровня сознания и на основе этой информации человек может совершать определенные действия. Наконец, все разнообразие сложнейшего приспособительного поведения животных вплоть до самых примитивных строится на основе информации, которую они получают от окружающего мира. Поэтому нет оснований считать информацию чисто субъективным феноменом, связанным со свойствами психики человека. Вместе с тем встречается и другая крайность при рассмотрении понятия информации как объективного явления. Она состоит в распространении этого понятия на все формы процесса отражения внешних воздействий любой материальной системой, в том числе неживой природы. Конечно, всякая информация – это отражение событий материального мира, но каждое ли его отражение представляет собой информацию? Вряд ли будет убедительным утверждение, что вершина горы, на которую упал луч восходящего солнца, получила информацию о наступлении дня. По-видимому, понятие об информации как форме деятельности системы кибернетической, т. е. достаточно сложно организованной, должно быть связано с особенностями этой системы, которые отличают ее от всех других. Такая специфическая особенность заключается прежде всего в процессах целесообразного управления. Информация в кибернетике потому и привлекает такое внимание, что на ней основывается принятие решений и формирование управляющих программ. На уровне самоорганизующихся систем их внутреннее состояние в значительной мере определяет эффекты информационных процессов. "Анализ информационного процесса, взятого в его полном объеме, должен вестись с непрерывным учетом активности самоорганизующейся системы, ее целевой направленности" (Д. И. Дубровский, 1971). Поэтому хотя информационные процессы протекают как объективные явления, не зависящие от их адресата, но смысл и значение полученной информации могут быть субъективно различными для разных адресатов (Л. Бриллюэн, 1960). Простой иллюстрацией последнего служит разное восприятие шуточного портрета, изображенного на рис. 1. В нем можно увидеть изображение или профиля беззубой старухи, или полуотвернувшейся молодой красавицы с бархоткой на шее.
Рис. 1. Рисунок с двояким смыслом (по Bartlet, 1961) Отсутствие единого мнения о том, что понимать под информацией в кибернетике, видимо, было причиной трудности развернутого общего определения этого понятия. Однако в любом определении должны быть подчеркнуты такие свойства информационных процессов, как наличие источника и потребителя информации, ее сущности как отражения, не сводящегося к простому физическому взаимодействию двух объектов, и наличия для потребителя определенного смысла передаваемого сообщения, отличного от самого факта поступления сигналов, и т. д. Сигналы Информация передается при помощи сигналов, физическим носителем которых могут быть всевозможные виды энергии и вещества. Знаковая сущность сигнала позволяет ему, с одной стороны, отражать событие, о котором он несет информацию, а с другой стороны, отключиться от него, приобрести относительную независимость от породившего его события. Отделение сигнала от его источника и перенос сообщений носителями большой скорости и проникающей способности позволяет организовываться сложным системам из многочисленных часто удаленных друг от друга компонентов путем их взаимодействия без прямого соприкосновения. Информационное значение сигнала не зависит от его энергии. Как правило, в качестве сигналов используются носители малой энергии, при помощи которых приводятся в действие мощные агрегаты. Например, легкое нажатие кнопки включает реле, замыкающее контакты силовой цепи мощного мотора, небольшое количество тепловой энергии включает сигнал пожарной тревоги и мощные спринклеры для тушения пожара, наконец, ничтожная энергия звукового сигнала в виде слова может вызвать бурную деятельность человека, к которому оно обращено. Сигнал не передает энергию, а лишь направляет ее потоки в желаемое русло. Хотя сигналы могут иметь самую разную физическую природу, но чтобы быть носителями информации, они должны удовлетворять требованиям изоморфизма. Под изоморфизмом понимается взаимное соответствие физически разнородных явлений, позволяющее сохранять содержание передаваемого сообщения, несмотря на чередование его носителей. Например (рис. 2), при телефонном разговоре мысль, выраженная словом, передается точно определенными потоками нервных импульсов к голосовым мышцам, преобразуется в их сокращения, создает звуковой его образ, вызывает соответствующие колебания мембраны микрофона, превращается в колебания электрического тока, которые передаются на далекие расстояния и изменяют электромагнитное поле катушки телефонной трубки абонента, что приводит ее мембрану в движения, воспроизводящие звуки слова, произнесенного за тысячи километров, а эти звуки превращаются в колебания барабанной перепонки, затем в движения косточек среднего уха, перепонок круглого и овального окна, волн давления лимфатической жидкости внутреннего уха, создающие вибрации основной мембраны, которые ведут к раздражению клеток кортиева органа и возникновению потоков импульсов, которые, достигая слуховые центры, воспроизведут сказанное собеседником слово и заключенную в нем информацию. И при всех этих многочисленных сменах физических носителей сигналов сохраняется их строгий изоморфизм, малейшее нарушение которого привело бы к искажениям передачи информации.
Рис. 2. Передача речевого сообщения последовательностью изоморфных носителей сигнала разной физической природы Искажения в передаче информации могут быть обусловлены не только нарушением изоморфизма при передаче сигнала из-за дефектов его носителя, но и внешними причинами, как вмешательство случайных посторонних сигналов. Внешние и внутренние помехи при передаче сигналов обозначают как шум. В основу классификации сигналов могут быть положены разные критерии. Например, по значению передаваемой ими информации различают сигналы "осведомительные", несущие описание событий, и "исполнительные", которые являются командами к действиям. По временным характеристикам различают сигналы дискретные и непрерывные.
Рнс. 3. Квантование непрерывного сигнала (по И. А. Полетаеву, 1958). А – квантование по уровню; Б – квантование по времени: 1 – непрерывный и 2 – квантованный сигнал, U – амплитуда, t – время Примером дискретных сигналов служит азбука Морзе, а непрерывных – музыкальная радиопередача. Непрерывный сигнал можно превратить в ряд дискретных путем квантования, т. е. деления на части по тому или иному признаку, чаще всего по уровню или по времени (рис. 3). Чем более дробным будет квантование, тем более детально описывается сигнализируемое событие. |
| Дата публикации: 5 августа 2008 года | В начало |
| Источник информации:
Биологическая кибернетика. Под ред. А.Б. Когана. М., "Высшая школа", 1977.
Электронная версия. |
© "От молекул до планет", 2006 (2002)... |
