Тема форума: « Старый новый взгляд на природу Информации»

Abstract

Предложено рассматривать Информационные Процессы (модель взаимодействия систем, игнорирующая обмен массой/энергией), как частный случай задач синхронизации со слабой (стремящейся к нулю) связью. Использовано определение фрактала как собственной функции систем с обратной связью. Дана неожиданная интерпретация взглядов К. Шеннона на передачу сообщений.

 

 

Старый новый взгляд на природу Информации

Размышления о природе Информации продолжаются с тех пор, как это слово перешло из языка теологов в жаргон инженеров. Может показаться неожиданным, но за почти семьдесят лет развития (считая от пионерных работ Клода Шеннона) и хорошо разработанный математический аппарат, до сих пор не существует общепринятого представления о том, что есть Информация. Это порождает многочисленные споры. Трудно указать другую дисциплину, предмет которой был бы столь же неясен. В настоящее время, природа Информации предмет бесчисленных философских спекуляций. Не существует ни общепринятой, ни даже правдоподобной точки зрения на природу Информации.

Два основных конфликтующих направления расходятся, считать ли Информацию свойством, изначально присущим материальному физическому агенту (чему пока доказательств не найдено), либо полагать ее идеальной величиной, формальным параметром, переменной в уравнении. В технических дисциплинах неявно придерживаются второй точки зрения, свободно оперируя "количеством информации", также, как это, например, делается с "мнимыми" числами.

 

Полный текст: Старый новый взгляд на природу Информации

Спасибо за интерес. Я изучу замечания и отвечу на них немного позднее.

Мне показалось, что будет нелишним сказать, что этот подход к пониманию природы Информации появился как побочный продукт изучения алгоритмов компрессии данных без потерь (lossless data compression) и базируется на шенноновской модели коммуникации и понимании информации как ошибки прогноза. Вероятно поэтому, некоторые соображения, оставшиеся "за кадром" и казавшиеся мне очевидными, изложены плохо или не упомянуты. Я постараюсь дополнить изложение в ответах на замечания.

По порядку.

 

 

 

1. >> Существует несколько терминологических, совершенно корректно определенных понимания информации, в частности, в физике. Другое дело, что под одним словом в разных случаях понимаются совершенно разные вещи, ну как "аромат" в кварковой модели.

 

 

 

Определений, действительно, много, но среди них нет конструктивных. По сути, это определения одних слов через другие. (Я не беру в расчет те, что, очевидно, противоречат фактам - a la "Инфодинамика" итп).

 

И, кроме того, не припомню какого-либо курса физики, где разбиралось бы понятие информации. "Большой энциклопедический политехнический словарь" определяет информацию как "общенауч. понятие, включающее обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, автоматом и автоматом, обмен сигналами в животном и растит. мире, передачу наследств, признаков от клетки к клетке, от организма к организму; одно из осн. понятий кибернетики". Другие словари ("Большой энциклопедический словарь","Философский словарь" ,"Математическая энциклопедия","Энциклопедия Кольера" итд) также никак не упоминают физику.

 

В обзоре специализирующегося на проблеме философии информации К. Колина ("Природа информации и философские основы информатики", Институт проблем информатики РАН) сказано: "Несмотря на то, что термин "информация" используется в пауке уже более полувека, единого содержания этого термина до сих пор не выработано, хотя попытки дать определение понятию "информация" предпринимались неоднократно и продолжаются до сих пор". Аналогичные высказывания можно найти в почти любом обзоре, посвященной этой проблеме.

 

 

 

Лучано" target="_blank">https://ru.wikipedia.org/wiki/Флориди,_Лучано">Лучано Флориди (согласно вики: "Один из наиболее влиятельных итальянских мыслителей в области философии техники и этики") и вовсе "считает, что информация является столь же фундаментальным понятием, как "жизнь", "знание", "добро и зло", и даже более "сильным" понятием, чем вышеперечисленные (то есть, по Флориди, эти другие понятия могут быть выражены через понятие информации".

 

 

 

В курсе НОУ ИНТУИТ "Понятие информации как философская проблема" также пишут: "Определений понятия информации достаточно много (известны более ста определений информации), но столь желаемого однозначного определения, устраивающего всех, так и не найдено".

 

Так что единодушия в этом вопросе, очевидно, нет.

 

 

 

2. >> Как раз в физике информация - свойство материи: антиэнтропия. Другое дело, что любое их выделяемых человеком свойств является абстракцией.

 

 

 

Как я понял сказанное, речь идет о предложенной Эрвином Шрёдингером концепции "отрицательной энтропии", переименованной Леоном Бриллюэном в "негэнтропию", а Альбертом Сент-Дьёрди в "синтропию". Все эти термины (и иные их синонимы) очень популярны в околонаучной литературе, но, кажется, никогда не использовались в классических курсах физики для обоснования каких-либо физических явлений. Так что это, скорее, из области гипотез и фольклора.

 

 

 

3. >> Согласен, что обмен информацией связан с коммуникацией и ею оправдан, т.е. это - функциональность информации. Но не всякий обмен сигналами является коммуникацией, или нужно точно определить что такое "сигнал". Вот обмен квантом электронами есть ли коммуникация. С точки зрения физики - вполне информационный процесс. С точки зрения наблюдателя да, какой-то обмен происходит, значимый для его участников.

 

 

 

Боюсь, здесь мы попадаем в замкнутый круг, типа информация - это сведения, сведения - это информация...

 

В кибернетике, сигнал - это то, что побуждает систему к действию.Если какое-то воздействие вызывает ответную реакцию системы, причем энергия воздействия при этом неважна и не учитывается - это сигнал (в противном случае, нечего рассматривать).

 

Полагаю, не следует смешивать физический (обменный) процесс и информационный. Опираясь на модель Шеннона ("Информация - ошибка прогноза"), как информационные следует рассматривать только те процессы, где определена модель и выполняется выбор.

 

Без модели нет информации.

 

Пример: Столбик ртути в капилляре расширяется при нагреве. Это - физический процесс. Столбик ртути в капилляре расширяется при нагреве и замыкает электрический контакт. Это - информационный процесс.

 

 

 

4. >> Коммуникация - способ построения фиктивной модели взаимодействия (с акцентом на существенные аспекты) поверх реального физического процесса.

 

.................................................

 

>> Не вижу корректности утверждения. Во-первых, коммуникация - не способ, а скорее процесс. Во-вторых, почему именно поверх физики. В третьих, где функциональность коммуникации, что является для определения главным.

 

 

 

Видимо, эту фразу следует переписать более удачным образом. Коммуникация, разумеется, процесс. Тем не менее, модель этого процесса строится именно "поверх".

 

Во-первых, физика, главным образом, имеет дело с реальными объектами, обладающими массой/энергией. Модель коммуникации, напротив, полностью игнорирует все физические аспекты взаимодействия.

 

Во-вторых, физика опирается на знание структуры системы, взаимодействия ее частей, условия равновесия (следствия законов сохранения). Модель коммуникации, напротив, полностью игнорирует внутреннее строение системы, которая, и вовсе, может быть представлена "черным ящиком", в котором модель увязывает между собой входные и выходные сигналы без всякого представления о реальной структуре.

 

 

 

5. >> Если процесс может быть описан несколькими различными моделями (неважно, корректными или нет), обе стороны должны разделять ту же самую функционально идентичную модель.

 

.................................................

 

>> Согласен, но не совсем в точности ту же самую, а позволяющую понимать смысл переданных сведений. Тут очень важен именно смысл и то, что такое "понимать".

 

 

 

Нет. Именно "в точности". Расхождение между моделями может оказаться фатальным.

 

Литературный пример (Жюль Верн, "Пятнадцатилетний капитан". Негодяй Негоро подкладывает под нактоуз путевого компаса железный брусок):

 

"Под влиянием этого куска железа показания компаса изменились, и вместо того, чтобы указывать направление на магнитный полюс, которое немного отличается от направления на полюс мира, стрелка указывала теперь на северо-восток".

 

Вообще говоря, расхождение моделей - излюбленный литературный сюжет ("Обманутый муж узнает последним").

 

 

 

6. >> Пусть сигнал о победе в сражении может быть подан любым из трех способов (или их комбинацией): выстрелом из стоящей на возвышении пушки, пуском красной ракеты или (в ночное время) костром на вершине холма. Энергетические затраты во всех случаях будут различны, но смысл заранее обусловленного сигнала - одинаков.

 

.................................................

 

>> Согласен, с учетом предыдущего замечания.

 

 

 

Без комментария.

 

 

 

7. >> Понятие разделяемой модели неявно присутствует в любой модели коммуникации и означает, что стороны заранее договариваются об используемом алфавите, языке текста, его грамматике и любых иных подразумеваемых соглашениях

 

.................................................

 

>> Тоже согласен, но не обязательно договорились между собой, а могли развить согласованные модели понимания независимо в общей культурной среде.

 

 

 

Исключая случай однояйцевых близнецов, подобная конвергенция выглядит маловероятной. Как контрпример - ссоры супружеских пар.

 

 

 

8. >> Синхронизация начальных состояний моделей (игроки ставят фигуры в стартовую позицию) является обязательным общим условием любой коммуникации: шпионы сверяют часы;

 

.................................................

 

>> Не согласен, или слово "синхронизация" требует переопределения. Условием понимания является активация общих контекстных моделей понимания, позволяющая адекватно передавать смысл.

 

 

 

Думаю, не стоит привлекать "понимание". Регулятор Джеймса Уатта, например, ничего не понимает в оборотах маховика. Важно, что модели изначально должны быть идентичны и синхронизированы. То есть, идентичны не только модели, но и их начальные состояния ("реперы").

 

 

 

9. >> Информация неперемещаема и может быть только скопирована. Чтение книги не уничтожает уже прочитанный текст. ... можно испытать и отвергнуть любую предъявляемую сущность, претендующую быть Информацией, если она не обладает свойством неперемещаемости и/или не может быть скопирована.

 

.................................................

 

>> Ну так произнесенное слово может и исчезнуть как звук, как многие другие сигналы, не облеченные в стабильную форму. Информация как смысл сведения, конечно, не перемещается просто потому, что это - нематериальная абстракция, появляющаяся в головах тех, кто обладает этим формализмом.

 

 

 

Информация не связана с головами. Шахматный компьютер, например, "головы" не имеет. Представляется неверным связывать информацию с носителем. На многих примерах мы видели, что носитель неважен. И как только начинаем рассматривать информацию как результат процесса, все эти мнимые противоречия исчезают.

 

 

 

10. >> При этом (при синхронизации) между частями систем устанавливаются строго определенные частотные и фазовые соотношения. Такое состояние называется резонансом. Например, резонансу планет мы обязаны тем, что Луна всегда обращена к нам одной стороной

 

.................................................

 

>> Резонанс - не есть соотношения частей систем, а синфазная накачка энергией одной системы другую и это может происходить разными способами, например, импульсными ударами. Планеты не находятся ни в каком резонансе, это - нонсенс.

 

 

 

Синфазная накачка - даже терминологически, это и есть определенное частотное и фазовое соотношение, неважно, гармонический это сигнал или импульсный. Частоты должны быть кратны, а фазы - соответственны. Просто передача энергии - это недостаточное условие синхронизации. Подробный разбор можно найти у И. Блехмана ("Синхронизация в природе и технике"). В двух словах - при некоторых условиях, резонанс оказывается энергетически выгоден. При рассинхронизации возникает тормозной момент, возвращающий связанные системы к состоянию синхронизма. (Бегущая пара, держащаяся за руки вынуждена бежать с одной скоростью).

 

Возможно, следовало написать более педантично: "орбитальный резонанс планет". Но, как мне кажется, здесь не должно возникнуть недоразумения: резонанс - устоявшийся термин в астрофизике. Как всякий осциллятор, планета на орбите может (и находится) в резонансе с другими осцилляторами. Так что все планеты солнечной системы находятся в резонансе между собой. (См, например, "Устойчивость Солнечной системы").

 

 

 

11. >> Синхронизация двух систем, в предположении, что обменом массой/энергией можно пренебречь, совпадает с моделью Информационного процесса. Более точно, Информационный процесс можно рассматривать как частный ("безэнергетический") случай синхронизации систем.

 

.................................................

 

>> Синхронизация - одно, а информирование - другое - по умолчательному значению слов. Не понятно при чем тут одиозная "биоэнергетика".

 

 

 

Термин "Информирование" придает неверный оттенок сказанному. Выше речь идет о синхронизации двух идентичных моделей. Этот процесс равносилен процедуре Измерения (рассматриваемой, как частный случай синхронизации), а само Измерение отождествляется с Информационным процессом. Взвешивание груза на рычажных весах, например, синхронизирует две "весовые" модели: "ожидание" и "реальность", но не требует никакого "понимания" ни от весовщика, ни от разновесов.

 

"биоэнергетика" тут, действительно, ни при чем. У меня в тексте нет этого слова :-)

 

Говоря "безэнергетический", я буквально имею в виду заведомое пренебрежение энергетическими аспектами процесса: не рассматриваются и не учитываются потоки массы/энергии.

 

 

 

12. >> Если система способна к автогенерации, при благоприятных условиях она может быть синхронизирована с другим генератором. Выявление таких условий и есть предмет Теории Синхронизации.

 

.................................................

 

>> Способность к автогенерации не связана со способностью к синхронизации с чем-то другим. Это - принципиально разные механизмы.

 

 

 

Неудачно выразился.

 

Синхронизация имеет два аспекта: 1. доставку энергии в систему и 2. временные соотношения - время и направление потока энергии. Из того факта, что две системы синхронизированы, автоматически следует, что они находятся а режиме автогенерации: приток энергии компенсирует потери.

 

 

 

Но это не означает, что будучи предоставленной самой себе, система перейдет в режим автогенерации. Правильно было бы сказать так: "Если система способна к переходу в режим автогенерации...".

 

13. >> Объединив понятие фрактала с работой третьих сил по клонированию, получаем замкнутую систему с обратной связью, выход которой бесконечно поступает на ее собственный вход. ... Автогенерация отвечает частному случаю, когда усиление в петле обратной связи превышает потери. ... От сигнала не требуется даже быть периодическим. ... фрактал есть ни что иное, как собственная функция системы с обратной связью. ... измеритель всегда эквивалентируется фракталом: гири представлены набором разновесов

.................................................

>> Фрактал не имеет отношения к автогенерации по определению и механизмам автогенерации. Зря тут вообще попытка привнести фрактал. И гири не имеют ничего общего с фракталом. Она только все портит и ничего не дает. Стоит уточнить, что условием автогенерации является не просто усиление в обратной связи, а в положительной (синфазной) обратной связи. И периодичность тут является принципиально необходимой.

 

Алгебраический фрактал, по определению, порождается рекурсивной процедурой, т.е, в техническом смысле, автогенератором. Использование понятие фрактала существенно по двум причинам: 1. Текст есть фрактал. Этот факт важен для понимания сущности информационной энтропии (Шеннона). Это отдельная тема и сейчас я ее не затрагиваю. 2. Измерение есть эквивалентирование фракталом (фрактал выступает в качестве меры). Опять же, такой подход (восходящий к методу исчерпывания Архимеда) дозволяет единый взгляд на многие предметы (системы счисления, разложения в ряды, деревья выбора, оптимизация взвешивания итп).

Бесконечный набор разновесов - это фрактал. Должна ли обратная связь быть положительной, а сигнал - периодическим, на мой взгляд, вопрос спорный. По крайней мере, в математическом плане, двойственный (гиперболический) сигнал ничуть не хуже тригонометрического :-)

 

14. >> Это общее положение: в модели синхронизируемых систем, Информация (как числовое значение) всегда результат процесса Измерения, не существует вне его рамок, и не имеет смысла без привязки к измерению.... Измерение клонирует информацию, оставляя сам измеряемый объект неизменным. ... точное измерение всегда резонансное

.................................................

>> Не могу согласиться. Измерение - одно, информированность другое, хотя результат измерения есть сведения, которые могут информировать. И измерение вовсе не клонирует понимание смысла - т.е. информированность.

 

Про "информированность" и "понимание" уже говорилось в п.11. Измерение, разумеется, не клонирует ни "смысл", ни "понимание". Оно клонирует состояние модели. И только от модели зависит, имеет ли это состояние "смысл".

 

15. >> Использование модели означает, что сравниваемые системы не обязаны быть идентичными, а должны разделять только выбранные, важные для заданной цели (измерения) характерные качества. ... Функциональная идентичность моделей не требует их физической идентичности.

.................................................

>> Это - верно.

 

Без комментария.

 

16. >> Само по себе сообщение, как синхропосылка, лишено всякого смысла и обретает его только в рамках разделяемой модели и текущего контекста. ... Синхросигнал не имеет смысла вне контекста модели.

.................................................

>> Это тоже верно, только слово "синхро" тут совершенно лишнее.

 

Поскольку выше весь процесс рассматривается как синхронизация, слово "синхро" здесь естественно.

 

17. >> под информацией понимается результат синхронизации состояний моделей связанных систем

.................................................

>> Не согласен. Информация лишь передает смысл другому, а что тот будет делать с этим смыслом - дело другое, может ровно наоборот поведет себя, вопреки информации.

 

Повторюсь, что "информация" (сообщение) полностью лишено смысла. Смыслом может обладать только модель (как интерпретация состояния). Весь возможный набор сообщений можно занумеровать числами натурального ряда, перевести на другой язык или заменить ряд слов словами других языков (как в воровском жаргоне), заменить любыми на выбор (бессмысленными) сочетаниями - как это сделано в многочисленных коммерческих кодах, никакого влияния на коммуникацию это не окажет.

 

18. >> В целом попытка определить суть информированности (а именно об этом идет речь по контексту), брезжит интуитивным понимаем, про модели и смысл, но так и не описывает этого, без чего понятие лишается самого главного.

 

Про "информированность" уже было сказано. Мне это слово кажется неподходящим, переносящим акцент с технических аспектов на трудно определимые личностные.

Надеюсь, что сделанные уточнения будут способствовать большему пониманию.