СИСТЕМНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ: ИНФОРМАЦИЯ И ОТРАЖЕНИЕ
Вяткин В.Б.
Обновленное изложение теории опубликовано в "Научном журнале КубГАУ" по адресу:
http://ej.kubagro.ru/a/viewaut.asp?id=762
Предисловие
Познание окружающей действительности на современном этапе развития науки характеризуется широким использованием идеологии системного подхода, в основе которого лежит отношение к исследуемым объектам как к системным образованиям. Исследуя ту или иную систему, мы, практически всегда, выделяем в ее составе совокупность системных объектов, каждый из которых представляет собой качественно обособленное по какому-либо признаку конечное множество элементов. Находясь в отношениях и связях между собой, системные объекты отражают (воспроизводят) относительно друг друга определенную информацию, количественная оценка которой представляет научный и (или) практический интерес. Попытки определить это количество информации с помощью традиционных подходов к количественному определению информации (комбинаторного [1], вероятностного [2], алгоритмического [3]) не приводят к успеху [4]. Данный негативный факт, в отношении традиционной теории информации, инспирировал проведение специальных информационно-теоретических исследований, ориентированных на анализ информационно-количественных аспектов отражения системных образований.
Первоначально указанные исследования имели по существу эмпирический характер и проводились на основе элементарного аппарата теории вероятностей с привлечением информационной меры Р. Хартли [5]. Основными результатами при этом явились получение формулы негэнтропии отражения как информационно-количественной характеристики сведений о системном объекте, получаемых при наблюдении его признака [6] и установление информационного закона отражения системных объектов [7], выражающего баланс между отражаемой, отраженной (негэнтропия) и неотраженной (энтропия) информациями. В дальнейшем, следуя логике развития теоретического знания [8], произошли переосмысление, воспроизведение и развитие полученных результатов на качественно иной, аксиоматической основе. При этом проводимые информационно-теоретические исследования были полностью освобождены от использования аппаратов теории вероятностей и традиционной теории информации, что согласуется с выводом академика А.Н. Колмогорова о том, что “теория информации должна предшествовать теории вероятностей, а не опираться на нее” [9].
Предлагаемое вниманию читателей новое направление информационно-теоретических исследований получило название синергетическая теория информации. Такое название теории обусловлено рядом причин, в качестве основных из которых укажем следующие. – Предметом познания синергетической теории информации являются информационно-количественные аспекты отражения системных образований, включая такие его стороны как упорядоченность и хаотичность, а также особенности взаимоотношения последних при различных структурных преобразованиях. При этом, как отражаемый, так и отражающий объекты рассматриваются в качестве единого целого, а их элементы, соответственно, принимают участие в процессах отражения всей своей совокупностью. Поэтому, учитывая, что термин синергетика в переводе с греческого языка (synergetikos) буквально означает совместный, согласованно действующий [10], словосочетание синергетическая теория информации представляется вполне оправданным. Кроме того, забегая вперед, отметим, что в рамках синергетической теории информации установлены количественные критерии оценки структурной организации системных образований и дана классификация последних со стороны соотношения в их структуре хаоса и порядка. Экспериментальное опробование, как самих этих критериев, так и их функциональных составляющих в различных предметных областях (учение о периодичности химических элементов [11], прогноз месторождений полезных ископаемых [12], социальная политика [13], структурная лингвистика, молекулярная биология [14]) показало, что они позволяют с единых методических позиций подходить к анализу различных по своей природе системных образований. В связи с этим уместно привести характеристику синергетики, как научной дисциплины, данную одним из ее основоположников – немецким физиком Г. Хакеном в 1985 году: “Синергетику можно рассматривать как форум, на котором ученые разных дисциплин встретились друг с другом для того, чтобы обменяться своими идеями, как справиться с большими системами” [15]. Примечателен также тот факт, что Г. Хакен, разрабатывая основы синергетики, включил в арсенал ее средств познания и существующую теорию информации [16].
Заканчивая вступительные замечания, нельзя не остановиться также на взаимоотношениях синергетической теории информации с традиционной теорией информации, которая базируется, главным образом, на работах американских исследователей – Р. Хартли (1928) [17] и К. Шеннона (1948) [18]. Прежде всего отметим, что синергетическая и традиционная теории информации принципиально отличаются друг от друга, благодаря двум существенным моментам. – Во-первых, традиционная и синергетическая теории имеют дело с различными видами информации – соответственно, атрибутивно связанной с управлением и существующей независимо от него. Во-вторых, в синергетической теории информации термин информация наполнен конкретным содержанием и интерпретируется как сведения о системном объекте как едином целом, в то время как в традиционной теории информации термин информация изолирован от семантики сообщений. Вместе с тем, между данными теориями существует и определенная взаимосвязь, заключающаяся в том, что в рамках синергетической теории естественным (непредвзятым) путем получены основополагающие математические выражения традиционной теории информации, которые имеют при этом совершенно иную интерпретацию. Данный факт имеет под собой вполне убедительное диалектическое объяснение, выходящее впрочем, за рамки предисловия.
Теперь, когда синергетическая теория информации охарактеризована в общих чертах, перейдем к детальному рассмотрению ее основ.
Литература и примечания к предисловию
1. Хартли Р.В.Л. Передача информации. В сб.: Теория информации и ее приложения. М.: Физматгиз, 1959.
2. Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетике. М.: Изд. иностр. лит., 1963.
3. Колмогоров А.Н. Теория информации и теория алгоритмов. М.: Наука, 1987.
4. См., например: Вяткин В.Б. Математические модели информационной оценки признаков рудных объектов: канд. дисс. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2004; Он же: Теория информации и проблема негэнтроийной оценки признаков системных объектов // Техногенез и экология: Информационно-тематический сборник. Екатеринбург: Урал. гос. горно-геол. акад., 1998.
5. Хартли Р.В.Л. Указ. соч.
6. Вяткин В.Б. К вопросу информационной оценки признаков при прогнозно-геологических исследованиях // Известия Уральского горного института. Сер.: Геология и геофизика, 1993.
7. Вяткин В.Б. Информационный закон отражения системных объектов // Ergo… Проблемы методологии междисциплинарных исследований и комплексного обеспечения научно-исследовательской деятельности: Информационный сборник научных трудов. Вып. 3. Екатеринбург: УрО РАН, 2001.
8. См., например: Диалектика познания сложных систем / Под ред. В.С. Тюхтина. М.: Мысль, 1988; Столл Р.Р. Множества. Логика. Аксиоматические теории. М.: Просвещение, 1968.
9. Колмогоров А.Н. Указ. соч. С. 249.
10. Советский энциклопедический словарь. М.: Сов. энциклопедия, 1989.
11. Вяткин В.Б. Периодический закон Д.И. Менделеева в свете синергетической теории информации // Энергоанализ и энергоэффективность. 2004, №1; Он же: Синергетическая теория информации: общая характеристика и примеры практического использования // Наука и оборонный комплекс – основной ресурс российской модернизации: Материалы региональной научно-практической конференции. Екатеринбург: УрО РАН, 2002.
12. Вяткин В.Б. Математические модели информационной оценки признаков рудных объектов: Автореферат канд. дисс. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2004; Он же: Прогнозно-металлогеническая оценка территорий с помощью системы информационного анализа “ИНФОТ” // Геология и минерально-сырьевые ресурсы европейской территории России и Урала: Материалы региональной конференции. Екатеринбург: Минприроды РФ, Правительство Свердловской области, УрО РАН и др. Кн. 1. 2000 и др.
13. Вяткин В.Б. Критерии президентских и парламентских выборов // Судьба России: исторический опыт ХХ столетия: Тезисы Третьей Всероссийской конференции. Екатеринбург: УрГУ, 1998; Он же: Социально-экономический кризис России в зеркале теории информации // ХХ1 век: будущее России в философском измерении: Материалы Второго Российского философского конгресса. Т. 2, ч. 1. Екатеринбург: УрГУ, 1999 и др.
14. Вяткин В.Б. Указ. соч. 2002.
15. Цит. по работе: Летников Ф.А. Синергетика геологических систем. Новосибирск: Наука, 1992. С. 9.
16. Хакен Г. Синергетика. М.: Мир, 1980.
17. Хартли Р.В.Л. Указ. соч.
18. Шеннон К. Указ. соч.
