Информационные механизмы реализации аксиологических установок познания и управления

Для связи как процесса (коммуникации) важно количество передаваемой информации, для связи как результата (понимания) важно ее качество, т.е. ценность. Дело в том, что прирост количества информации в развивающейся системе явно недостаточен, чтобы судить, куда пойдет развитие. Одно и то же количество информации, может быть для системы полезным (информация, прогресс), вредным (дезинформация, регресс) или бесполезным (шум, стагнация). Например, воспринятая растением информация о весеннем тепле может оказаться полезной для его развития, вызвав сокодвижение и выброс почек, но может и дезинформировать, т.к. от внезапных заморозков погибнут почки и, возможно, все растение. Однако количественно информация и дезинформация были одинаковы.

Таким образом, для полной характеристики развития требуется ввести функцию полезности (ценности) информации, которая определяет эффективность развития системы. Именно поэтому следует отличать абстрактную информацию (количество информации) от конкретной информации (смысла или просто информации). Количество информации важно для каналов связи с их ограниченной пропускной способностью и безразличием к смыслу передаваемых сообщений, будь то информация, дезинформация или шум (бессмыслица). В свою очередь, смысл (информация) как ценностная категория важен для управления. Двухпозиционная кнопка «вкл-выкл» несет один бит внешней информации вне зависимости от того, включает она освещение в кабине летчика, катапульту или открывает бомболюк. Метеосводка о погоде в Твери имеет разную ценность для тверитян и парижан, вызывая с их стороны и разные реакции (управления).

Основополагающие исследования развития систем с учетом функции полезности информации провел М. Эйген, показавший, что прогрессивное развитие систем возможно лишь за счет отбора и накопления ими «информации, ассоциированной с высокой «селективной ценностью».

Что такое ценность информации, и как ее измерить, чтобы судить, будет она способствовать развитию системы или нет?

Очевидно, что для системы ценность информации связана с целью ее развития, а цели могут быть разные. Накануне экзаменационной сессии ценность информации о причудах профессора гораздо выше, чем в начале семестра, а о своем профессоре несравнимо выше, чем о чужом. Изменение цели изменяет и ценность информации, но не наоборот, т.к. ценность информации аксиологически вторична по отношению к цели, преследуемой потребителем информации.

Можно ли сравнивать ценность информации по абсолютной шкале измерений или это относительная категория? Скорей всего, второе, ибо практика свидетельствует: ни одна информация за всю историю Вселенной, жизни и разума не обрела статуса абсолютно ценной. Наоборот, очередной виток развития ставил новые цели и изменял критерии ценности, а то, что казалось прежде абсолютно ценным на все времена, приобретало статус относительной ценности или вообще низвергалось на свалку истории.. Одна и та же информация, может обладать разной ценностью для разных субъектов - потребителей информации - или для одного и того же субъекта в разное время. Так что если мы научимся измерять ценность информации, то шкала измерений представляется нам относительной. Правда, в предлагается ввести абсолютную шкалу ценности: ценнее считать ту информацию, которая генерирует новую информацию с большей вероятностью. Но как оценить эту вероятность?!

Если взять некоторую систему, обладающую внутренней упорядоченностью (информационным кодом), то информация об этом коде для внешнего потребителя может обладать одной ценностью, а для самой системы совершенно другой, т.к. цели потребителя информации и системы, как правило, не совпадают.

Шкалу ценностей тоже не следует абсолютизировать, ибо она отражает точку зрения некоторого стороннего наблюдателя и не согласована с «мнением» системы. Эта несогласованность шкал информационной ценности часто приводит к диссенсусу систем, в результате чего они ведут себя неадекватно придуманным инструкциям, наши теории периодически конфликтуют с практикой, государства воюют, фундаменталисты всех ориентаций не идут на мировую, ткани разных организмов несовместимы, а студент никак не возьмет в толк, чего от него хочет профессор.

Ценность информации в философском смысле определяется как прагматическое отношение между информацией, субъектом (ее потребителем или источником) и целью субъекта. Заменим понятие субъекта на понятие системы и представим ее отношение с целью и информацией в виде треугольника.

Система в каждый момент своего существования ставит перед собой цели, реализовать которые она может только через информацию, обладающую для этого необходимыми свойствами и являющуюся импульсом целенаправленной деятельности системы. И чем больше необходимых свойств, тем ценней информация. С позиций теории управления система как регулятор имеет два информационных входа (прямой и обратный), позволяющих ей управлять выходом - реализацией своей цели. Отсюда ценность информации есть непосредственный аргумент функции полезности информации, определяющий эффективность системы. Именно в этом смысле ценность информации является прагматическим отношением и ни одну из вершин треугольника нельзя удалить, чтобы не сделать беспредметным само понятие ценности информации, не разрушить эту ценность.

Элиминация цели в актах постижения смысла текста, когда вроде бы объективное содержание цели совпадает с информацией, вызывает возражение. Информация ценна лишь постольку, поскольку она способствует достижению цели. Если цель - семантический аспект текста, а его синтаксис и морфология не способствуют достижению этой цели, то прагматическое отношение между «осиротевшими» без нее системой и информацией просто разрушается - ценность информации недоступна. Морфология (разнообразие), синтаксис (значение) и семантика (смысл) - три неразрывных стороны информации, участвующие в любых прагматических отношениях систем. При этом, конечно, смысл и есть ценностная компонента информации.

Известные количественные меры ценности информации - прирост вероятности достижения цели (А.А. Харкевич), значение штрафа (потерь) при принятии решения (Р. Л. Стратонович), количество информации, заключенной в правильном ответе (М.М. Бонгард) и др. - исходят из того, что ценность измеряется степенью достижения цели. «Близость реализованного к поставленной цели - вот самый общий критерий ценности». Но эти меры не канонизированы в теории информации и философии, и, как нам кажется, причина - в их утилитарности. Ведь цели от системы к системе разные, соответственно, разнятся и критерии ценности информации. Поэтому представляется важным обратиться к онтологии понятия информации в попытке поиска обобщенной, философски значимой меры ценности информации.

Количество информации, передаваемой по каналу связи, инвариантно к ее смыслу и ценности, и поэтому оно не может характеризовать ценность информации. Пожалуй, с позиций теории управления это слишком сильно сказано. Действительно, если в результате получения некоторого количества информации о системе на ту же величину снизилась неопределенность ее состояния, значит, мы получили действительно ценную информацию, а не дезинформацию (которая эту неопределенность, наоборот, увеличила бы) или шум (который оставил бы априорную неопределенность неизменной). Таким образом, количество информации как мера снятой неопределенности, мера познания вполне может претендовать на роль апостериорной количественной меры ценности информации. Такой подход проистекает из классической (шенноновской) теории информации: «понятие неценной информации чуждо шенноновской теории - сведения, не уменьшающие неопределенности, информацией просто не являются». Но в теории Шеннона-Винера отсутствуют понятия цели информационного процесса и его безопасности, из которых явно следовало бы, что информация всегда селектируется от дезинформации и шума. Соответственно, метрика ценности, связанная с количеством информации, не обеспечивает такой селекции. В этом-то и проблема данной метрики.

Проблема также в том, что такая мера ценности слишком инерционна, ибо только по прошествии некоторого времени можно определить, что мы передали или получили - информацию, дезинформацию или шум. Иногда эта инерционность может оказаться фатальной для системы - механизм поиска и отбора начинает работать, не дожидаясь решения о ценности полученной информации. Например, так случается с общественно - политическими системами в периоды бурь и потрясений. Стоит ли потом удивляться или кусать себе локти, что сделанный выбор оказался ложным? В целом проблема сводится к оценке априорной ценности информации.

Итак, эффективность развития системы зависит от ее умения безошибочно отобрать среди своих состояний (пусть даже упорядоченных) те, которые полезны для цели развития, и закрепить их в потомстве. Так, если цель - самовосстановление, выживание гомеостатической системы во враждебной среде, то система должна поддерживать свои жизненно важные переменные в допустимых границах вне зависимости от воздействий среды. Иными словами, система своими управлениями должна защитить эти переменные от информации среды. Задача внутрисистемного регулятора и состоит в блокировании этой информации. Если мы заболели, значит наш «регулятор» не справился с таким блокированием. В этом плане отбор полезных (ценных) состояний равноценен обеспечению устойчивости выходов (существенных переменных) системы и подчиняется закону необходимого разнообразия. Если цель - улучшенное самовоспроизведение, при отборе оцениваются состояния системы на соответствие изменившейся среде, а еще лучше - прогнозу среды. При этом неудачные состояния вместе с их консервативными носителями отбраковываются, а полезные состояния передаются по наследству. Так происходит, например, с мутирующими генными наборами флоры и фауны, новыми технологиями, машинами и товарами, наукой и искусством, социально-экономическими укладами.

Сама технология отбора носит статистический (массовый), а не индивидуальный характер и состоит в поиске (обнаружении и распознавании) полезных состояний, включении их в тезаурус системы. В свою очередь, поиск носит случайный характер из-за вероятностной природы массовых явлений и связанной с этим хронической априорной неопределенности состояний сложной системы. Поиск и отбор в совокупности образуют механизм селекции.

Известны несколько методов случайного поиска - метод проб и ошибок, метод Монте-Карло, метод рандомизации, гомеостат Эшби, на бросовые, адаптивные, блуждающие, бионические алгоритмы поиска и др. Какой или какие из них реализуются в конкретной системе, для нас не столь важно. Важно, что результатом поиска являются удачные варианты, отбираемые на основе информации об устойчивых формах и накопленного опыта. Следовательно, поиску и отбору ценных для системы состояний, имеющих будущее, предшествует генерирование информации системой; а иначе, откуда взяться «информации об устойчивых формах» или «накопленному опыту»?

Автором исследованы некоторые популярные процедуры поиска (метод проб и ошибок, линейный и двоичный методы).

Методу проб и ошибок свойственны два предположения: не роковой характер ошибок и отсутствие априорных соображений о том, в каком направлении делать пробы. Поэтому случайность для этого метода является единственной разумной мерой: она почти ничего не стоит и приведет, в конце концов, к решению. Но для этого, очевидно, поиск должен быть достаточно длительным. Быстродействие поиска важно в любой информационной технологии, будь то автоматизированная система управления (АСУ) технологическими процессами, системы управления базами данных (СУБД) и базами знаний, диагностические системы и др. Тем более оно важно в алгоритмах развития систем. Ведь речь идет об их судьбе, здесь промедление смерти подобно в буквальном смысле слова. Поэтому вряд ли метод проб и ошибок в чистом виде реализуется в алгоритмах развития.

Обратимся к решению проблемы быстродействия поиска в современных СУБД, файловых мониторах. В них принято перед поиском осуществлять лексикографическую, календарную или размерную (числовую) сортировку (упорядочивание) данных (файлов). Идея упорядочивания не нова, она лежит в основе любого быстрого поиска. Документы в офисах, книги в библиотеках, солдаты в строю, деньги в кассах, товары на складах, списки избирателей, домашние вещи, знания в голове - всюду надо «наводить порядок» для быстрого поиска. А что такое упорядочивание, как не генерирование информации? Ведь согласно одному из распространенных определений информация есть мера упорядоченности систем. Это подтверждает необходимость информации для быстрого поиска.

Из всех рассмотренных методов наиболее быстрым (по числу шагов поиска) оказывается двоичный поиск. Для алгоритма двоичного поиска характерны а) жесткая зависимость между шагами по интервалу и месту поиска, б) равновероятность выбора на каждом шаге в пределах текущего интервала поиска. В свою очередь, зависимость шагов обусловлена упорядоченностью состояний системы, т.е. ее информативностью. Что будет, если устранить всякую зависимость между шагами поиска? Это имеет место, например, при случайном поиске с возвратом проб. Поиск становится бесконечным (зацикленным), ибо неопределенность на каждом шаге не уменьшается, как при двоичном поиске. Словом, независимость шагов поиска делает его бессмысленным. Если она обусловлена игнорированием упорядоченности состояний системы, это свидетельствует о не интеллектуальности внешнего по отношению к системе механизма отбора. Если независимость шагов поиска вынужденная (из-за отсутствия упорядоченности), это свидетельствует о внутренней не интеллектуальности системы. Оба варианта потенциально гибельны для системы в смысле достижения ее целей. Таким образом, для реализации конечного поиска нужна упорядоченность состояний системы - внутренняя или внешняя, вносимая самим алгоритмом поиска, например, за счет невозврата проб при линейном поиске.

Результаты исследования приводят к следующим выводам:

- селекция (поиск и отбор) сводится к целенаправленному ограничению разнообразия состояний системы по априорным или адаптавным критериям ценности с соответствующей генерацией селективной информации;

- селективная информация при любом конечном (результативном) поиске одинакова и равна log n, где n - число состояний, из которых производится отбор; метод поиска, определяет лишь его длительность;

- величина log n имеет двойственную природу - это и количество селективной информации, и длина программы селекции (количество «вопросов, задаваемых системе» для поиска и отбора ее состояний по заданному критерию ценности) - что согласуется с алгоритмической концепцией понятия количества информации по А.Н. Колмогорову;

- продолжительность (длина) программы селекции находится в прямой зависимости от информативности системы и непосредственно характеризует эту информативность.

Конечный поиск и отбор ликвидируют априорную неопределенность (энтропию) в отношении состояний системы, трансформируя ее в ценную поисковую информацию. Чем система организованней, тем меньше ее энтропия, тем меньше усилий (шагов поиска) надо предпринять для трансформации ее в селективную информацию. Следовательно, чем больше информации система сгенерирует на этапе самоорганизации, тем эффективней (быстрей) механизм поиска и отбора трансформирует оставшуюся системную энтропию в полезную селективную информацию (найти иголку в стоге сена проблематичней, чем в игольнице).

С другой стороны, эффективный поиск должен заканчиваться однозначным (определенным) результатом с нулевой неопределенностью. Следовательно, начальная (максимальная) энтропия поиска не может остаться таковой до конца - это все равно, что бессистемно искать выход из леса. Вместо результата - бесконечный процесс его поиска. Поэтому энтропия шагов эффективного поиска должна быть меньше максимальной (исходной), а после последнего шага - нулевой: log 1 = 0.

На основании изложенного можно предположить, что из многочисленных методов поиска ценной информации механизмы естественного и искусственного отбора должны были бы использовать поиск, основанный на максимально возможной зависимости шагов и равновероятности исходов каждого шага поиска. Зависимость шагов поиска возможна только за счет ненулевой памяти, использующей информацию предыдущих шагов о накопленных полезных состояниях для отбора на текущем шаге. При нулевой памяти (бесконечный случайный поиск) новые состояния элементов системы отбираются независимо от того, какими состояниями обладают другие элементы. В результате нет накопления, концентрации ценных состояний; такая система не развивается.

Селективная информация, используемая при отборе, по-видимому, более ценна для развития системы, чем информация упорядочивания (организации), которая, в свою очередь, более ценна по сравнению с информацией как мерой отраженного разнообразия состояний системы. Но самой ценной принято считать информацию в форме знания, приобретенного и внесенного в тезаурус системы в результате поиска и отбора. У энергии тоже есть градация по ценности: наименее ценной считается тепловая энергия, более ценной - химическая, еще более ценными - механическая и электрическая формы энергии.

Таким образом, многоэтапный алгоритм генерирования информации в системе, развивающейся в направлении некоторой цели, сводится к увеличению ценности информации от этапа к этапу, т.е. к увеличению количества ценной информации в системе. При этом информация, как и энергия, не создается из ничего, она только изменяет свою форму (код) с каждым переходом от менее ценного уровня к более ценному, от полного незнания к знанию. Многоэтапное перекодирование информации позволяет системе в конце концов реализовать цели своего развития.

Любая задача развития (познание, конструирование, размножение, борьба за существование и т.д.), в сущности, сводится к поиску и отбору.

Открытие, изобретение как формы развития науки и техники включают в себя, наряду с многими творческими этапами, этап подготовки патентной заявки, т.е. упорядочивание всех данных о новом явлении, устройстве, веществе, способе (объекте заявки), об известных аналогах и, наконец, о самом близком аналоге – прототипе, формация используется для поиска и отбора отличительных признаков заявляемого объекта - наиболее важной, ценной информации, свидетельствующей о его новизне и полезности. Словом, информационный код характеристик заявляемого объекта, аналогов и прототипа перекодируется в наиболее ценный код его отличительных признаков.

Самоорганизация и обучение развивающейся системы суть не что иное, как последовательное генерирование все более ценных информационных кодов. Важное место в этой цепи преобразований занимает поисковая активность системы, потребность в поиске, которая является «... движущей силой саморазвития и самоусовершенствования каждого индивида, делая его активным соучастником прогресса всей популяции». Поисковая активность учащегося награждается эпитетами «пружина развития», «предпосылка здоровья», «механизм ускорения развития мозга» (чем мозг сложнее, тем выше темп его развития и совершенствования как функция поисковой активности). Поисковая активность считается одним из важнейших факторов выживания систем за счет интенсификации обмена информацией с внешней средой для формирования активного знания как базиса сознания и основы творчества, без которого знание мертво, ибо неподвижно.

АВТОР: Гухман В.Б.